JP2005087393A

JP2005087393A - 空気清浄機および空気清浄方法

Info

Publication number: JP2005087393A
Application number: JP2003323233A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kato; 哲也加藤
Original assignee: Ricoh Elemex Corp
Current assignee: Ricoh Elemex Corp
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】空気中の汚染物質を酸化分解処理することにより、効率よく処理する気液接触による空気清浄機の提供を課題とする。
【解決手段】ＯＨラジカルを生成する放電部と処理液を放出する処理水放出部とを含み、放電部において放電することによりＯＨラジカルを生成し、そのＯＨラジカルで吸引された空気中の汚染物質を酸化または分解し、かつ処理水放出部から放出された処理水と気液接触させることにより、空気中の汚染物質を減少させることを特徴とする空気清浄機である。またオゾン水生成部を備え、生成したオゾン水を処理液として、気液接触を行うこともできる。放電部における放電には、コロナ放電を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気中に含まれるガスや塵埃などの汚染物質を除去するため、液体を使用する空気清浄機および空気清浄方法に関する。

空気中の複数種類のガスや煙、塵、埃などを除去するための空気清浄機において、内部に処理液を有し、空気を取り込み内部の処理液と気液接触を利用して処理するものがある。この処理方法では、汚染物質を含む空気と処理液としての水とが接触することにより、空気内の汚染物質が水に溶解して処理される。

ところでオゾンやヒドロキシラジカルは、難水性の物質を分解または水溶性物質へと転換する作用が報告されている。これまでオゾン水の噴霧により気液混合する空気清浄機として、特許文献１〜３等が知られている。これらは、空気中のガス成分をオゾン水と接触させることにより、酸化分解処理する。また不溶性ガス成分をＯＨラジカル発生させた雰囲気中で気液混合により処理する空気清浄装置としては、特許文献４〜５が知られている。

特開平５−５７１３４号公報特開平１０−１２８０３１号公報特許第３１２１１６０号公報特開平１０−５７７４９号公報特開２００２−１２６４５０号公報

ところがオゾンやヒドロキシラジカルを利用する空気清浄機において様々な問題がある。例えば、特許文献４では、吸引した空気中のガス成分にオゾン水を噴霧し、その霧状のオゾン水に紫外線を照射して、オゾン水よりさらに酸化分解力に優れたＯＨラジカルを発生させる考案であるが、紫外線を使用するため、紫外線が漏れない構造、噴霧されたオゾン水に対する防水構造、ランプ寿命によるランプ交換の煩雑さ等の問題がある。

また特許文献５では、過酸化水素とオゾンとを反応させ、ＯＨラジカルを発生させているが、常時過酸化水素を供給し続けなければならず、煩雑さもあり小型化が難しい。

そこで本発明は、空気中の汚染物質を酸化分解処理することにより、効率よく処理できる空気清浄機の提供を目的としたものである。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するために本発明の空気清浄機は、
ＯＨラジカルを生成する放電部と処理水を放出する処理水放出部とを含み、
放電部において放電することによりＯＨラジカルを生成し、吸引された空気中の汚染物質をＯＨラジカルで酸化または分解し、かつ処理水放出部から放出された処理水と気液接触させることにより、空気中の汚染物質を減少させることを特徴とする。

放電部において、放電することによりＯＨラジカルを発生することができる。ＯＨラジカルは、不対電子を有し、電子を奪って電子の対を作り、安定化しようとする性質を持つため、酸化力または分解力が強く、空気清浄機内に吸引された空気中の汚染物質を酸化または分解することができる。さらにその空気を処理液放出部から放出された処理液と気液接触させることにより、空気中の汚染物質を除去することができる。

さらに本発明の空気清浄機は、オゾン水生成部を備えてもよく、この場合処理水はオゾン水であり、オゾン水生成部で生成されたオゾン水を処理水放出部から放出する。オゾン水生成部においてオゾン水を生成することができる。オゾン水を処理水放出部から放出し、空気と気液接触させることにより、空気中の汚染物質を減少させることができる。処理水がオゾン水であるため、オゾン水に取り込まれた汚染物質を酸化または分解することができる。

また本発明は、放電部により、ＯＨラジカルとオゾンとを生成し、処理水放出部から放出された処理水に放電することにより、オゾン水を生成する。放電部において、ＯＨラジカルとオゾンとを生成するようにもできる。これにより、処理水放出部から放出された処理水がオゾンを取り込み、処理水がオゾン水にかわる。処理水がオゾン水のため、気液接触により取り込んだ汚染物質を酸化・分解することができる。

本発明の空気清浄機の放電部における放電は、コロナ放電とすることができる。コロナ放電により、ＯＨラジカルやオゾンを生成することができる。放電部におけるコロナ放電は、プラスの直流電圧を使用する。またはコロナ放電は、マイナスの直流電圧を使用する。マイナスの直流電圧を使用することにより、プラスの直流電圧を使用した場合に比べ、オゾンの発生量を多くすることができる。清浄化する空気に含まれる汚染物質に合わせて、オゾンの発生量の適した電圧を印加する。

さらにコロナ放電は、交流電圧を使用してもよいし、パルス放電としてもよい。交流電圧を使用したり、パルス放電とすることにより、放電電極に塵や不純物が付着し放電部の性能が劣化したり、寿命が短くなったりすることを防ぐことができる。

本発明の空気清浄機は、空気導入口より、放電部、処理水放出部の順に並ぶ。放電部においてＯＨラジカルやオゾンを発生し、吸引空気中の汚染物質を酸化分解処理し減少させ、続いて処理水と気液接触させることにより、空気を清浄化することができる。

本発明の空気清浄機は、空気排出経路に残留オゾン処理部を備える。空気清浄機内で発生したオゾンが、空気清浄機外に排出されると健康によくない。空気排出経路に残留オゾン処理部を備えることにより、オゾンを吸着、分解し、空気清浄機外にオゾンが排出されることを防ぐことができる。

本発明の空気清浄方法は、放電によりＯＨラジカルを生成し、そのＯＨラジカルによって、吸引した空気中の汚染物質を酸化または分解し、さらに処理水と空気中の汚染物質とを接触させることにより、汚染物質を空気中から減少させ、空気を清浄化する。さらに放電としてコロナ放電を利用することができるし、処理水としてオゾン水を利用し、そのオゾン水によって汚染物質を酸化または分解することもできる。

放電によりＯＨラジカルを生成し、このＯＨラジカルにより、空気中の汚染物質を酸化・分解することができる。また処理水と気液接触させることにより、空気中に含まれる汚染物質を除去することができる。さらに処理液をオゾン水とすることにより、取り込んだ汚染物質を酸化・分解することができる。

空気清浄機内に放電部を備え、放電部においてＯＨラジカルを生成することにより、空気の浄化を促進する。

以下、図面に示す実施例を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。図１に本発明の空気清浄機の実施例を示す。本発明の空気清浄機１は、高電圧を発生する高電圧発生部２１、発生した高電圧により放電を起こす放電部２２、オゾン水を生成するオゾン水生成部２３、生成されたオゾン水を放出する処理水（オゾン水）放出部２４を含む。また排出経路５には、残留オゾン処理部１５、送風部１４を含む。送風部は、例えばファンを用いる。残留オゾン処理部１５は、オゾンを分解するためのオゾン分解用活性炭を備える。さらにオゾン水を貯蔵する処理水貯水部１０、汚染されたオゾン水を処理する水処理部１２とを含む。処理水貯水部１０と水処理部１２とは、送水管１１で接続されている。

汚染空気２は、送風部１４により、空気清浄機１内に吸引される。放電部２２の電極に高電圧をかけることにより、コロナ放電がおこる。吸引された空気は、この放電部２２の電極付近を通過する。電極は高電圧源から高電圧が加わるとコロナ放電を容易に発生する。このときこの電極付近には、多量の高速の電子が存在しており、この高速の電子は、反応性の高いＯＨラジカルを生成する。これとともに、この高速の電子は、有害物質を分解または励起して活性化した状態にする。このＯＨラジカルは、活性状態の有害物質と反応して、別の物質を生成して、有害物質を分解除去する。つまり放電部において放電が起こることにより、汚染空気の水成分が、ＯＨラジカルを生じる。これにより空気中の汚染物質である有機物などがＯＨラジカルによって酸化されたり、分解されたりする。

通常、酸素量の少ない水蒸気雰囲気中でコロナ放電を起こした場合、オゾンが発生しないで、水が分解されて殺菌作用の強いＯＨラジカルが生成される。本発明において、放電部において、コロナ放電をすることにより、ＯＨラジカルが生成する。ＯＨラジカルは不対電子を持つため、反応性が高く、オゾンよりも酸化力が大きく、ガス成分を分解したり、殺菌したりする。つまり生成したＯＨラジカルは、有機物を酸化する。さらに有機物は、酸化分解の結果、一部は、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏまで分解する。

ここで高電圧発生部２１および放電部２２について図２、３を用いて説明する。まず図２は、高電圧発生部２１として、直流電源１０１を含み、放電部２２として、ワイヤ線からなる放電電極１０２、対向電極１０３からなる。ワイヤ線は、例えば、タングス線を用いる。直流電源１０１によって放電電極１０２にプラス電圧を印加することにより、対向電極１０３との間でコロナ放電が起こる。これにより、ＯＨラジカルやオゾンを生成することができる。また放電電極１０２にマイナスの高電圧を印加することもできる。この場合、オゾンの発生量をプラスの直流高電圧を使用した場合に比べ多くすることができる。吸引する空気の汚染物質に合わせて、プラスに印加したりマイナスに印加したりし、効率よく空気の清浄化をすることができる。

さらに図３（ａ）は、コロナ放電による高電圧発生部２１および放電部２２の他の実施例である。高電圧発生部２１は、電源供給回路１１１、高周波回路１１２、昇圧回路１１３から、また放電部２２は、放電電極１１４、対向電極１１５から構成される。放電電極１１４には、針状電極を用いる。この放電電極１１４は、電極の長手方向を風の流れと直交させる形態で配置されている。放電電極１１４には、線状電極や刃物状電極等を用いることもできる。電源供給回路１１１には、例えば商用電源（図示していない）が接続される。電源が電源供給回路１１１から供給され、高周波回路１１２，昇圧回路１１３により高電圧となり、放電電極１１４から放電されることにより、ＯＨラジカルを発生する。

放電電極１１４と、対向電極１１５との間には、交流高電圧を印加する。すなわち放電電極の電位をプラスにしたり、マイナスにしたりする。交流高電圧によるコロナ放電によって、吸引したガス成分を励起させることにより、励起装置である放電部に不純物が付着したりすることを防ぐことができる。これにより励起装置の性能を維持し、寿命を向上させることができる。

（ｂ）にパルス放電による印加部の実施例を示す。高電圧発生部２１は、電源供給回路１１１、高周波回路１１２、昇圧回路１１３から、放電部２２は、放電電極１１４から構成される。高電圧を放電電極１１４にかけてパルス電流を流し、空気中に直接電子を放出する。直流のパルスを使用することにより、針の先端に塵などの不要物をつきにくくすることができる。

以上のように放電電極と対向電極間には、直流または交流あるいはパルス波状の高電圧を印加する。これにより、コロナ放電が起き、ＯＨラジカル、オゾン等が生成される。なお印加部における高電圧の印加手段としては、コロナ放電に限られず、部分放電、沿面放電、無声放電などであってもよい。さらに印加部の実施形態は、これらに限られず、高電圧を印加できる形態であればよい。

図１に戻り、放電部２２を通過した吸引された空気２は、続いて処理水放出部２４を通過する。処理水放出部２４は、オゾン水生成部２３において生成されたオゾン水を霧状にして放出する。ＯＨラジカルによって酸化されなかった有機物等の汚染物質は、さらにオゾン水と気液接触することにより酸化または分解される。

ここでオゾン水生成部について説明する。オゾンの発生方法は複数ある。例えば、放電により高濃度の気相のオゾンを発生し、水と気液接触させて、水にオゾンを溶解させてオゾン水を得る方法がある。図４（ａ）に、放電によるオゾン発生装置を示す。１対の対向する電極１５１，１５２により板状の誘電体１５３を挟んで、放電素子を形成する。この放電素子と放電素子に交流高電圧を印加する昇圧変圧器１５６，交流電源１５７により放電装置を構成する。対向した電極１５１，１５２に交流高電圧を加えると、電極間に無声放電が起こる。この電極１５１，１５２間に空気または酸素１５４を導入することにより、オゾンを生成する。放電素子に印加する電圧をコントロールすることにより、オゾンの発生量を調整することができる。発生したオゾンを送水管２５の水１７に混入しオゾン水１８とし、送水管２５からオゾン水放出部２４へ送り、ここからオゾン水を放出することにより、吸引された空気に中に含まれる汚染物質と気液接触させを酸化することができる。さらに気液接触により、空気中の汚染物質は、オゾン水によって空気中から除去される。この空気中から除去された汚染物質は、オゾン水とともに落下し、処理水貯水部１０に溜められる。

また水を電気分解すると、陽極側に発生する酸素にオゾンが混入すること、オゾンは酸素に比べて水に溶けやすいことから、水の電気分解で発生したオゾンを水に溶解させてオゾン水を得る方法もある。図４（ｂ）に電気分解によるオゾン発生装置を示す。オゾン発生装置内は、陽極室１７１と陰極室１７２とに固形電解質膜１７３によって区切られている。陽極室１７１内には、陽電極１７４が、陰極室１７２内には、陰電極１７５が備えられ、陽電極１７４と陰電極１７５との間に直流電圧を印加するように構成されている。流入口１７６，１７７から水を陽極室１７１、陰極室１７２に導入し、電圧を印加する。陽極側の水素イオンが陰極側へ移動することにより、陽電極側で酸素が発生し、陰電極側で水素が発生する。陽電極１７４と陰電極１７５との電位差が酸素発生に必要な電位差より大きくするとオゾンが発生する。そして流出口１７８からオゾン水１８が得られる。流出口１７８は、処理水（オゾン水）放出部２４と接続されており、生成されたオゾン水１８は、処理水放出部２４より噴霧される。不要な水は、流出口１７９より排水する。

オゾンの発生方法は、これらの方法に限られない。処理液にオゾンを導入することのできるものであれば、どのような方式であってもよい。

図１に戻り、空気中の汚染物質を酸化したオゾン水のオゾンの一部は、空気清浄機内の排出経路５を通り、清浄化された空気とともに排出される。排出経路５内には、残留オゾン処理部１５と送風部１４とを備える。残留オゾン処理部１５であるフィルタによってオゾンを吸収分解する。具体的には、残留オゾン処理部１５には、活性炭を備え、活性炭によりオゾンを吸着することができる。吸着されたオゾンは、活性炭と反応し、ＣＯ_２や少量のＣＯを生成する。つまりオゾンを分解することができる。または活性炭の他に、光触媒を利用してもよい。シリカ（ＳｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化第二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）などを利用し、オゾンを分解し、酸素とすることもできる。

一方、処理水放出部２４から噴霧されたオゾン水１８は、処理水貯水部１０に貯蔵される。処理水貯水部１８に溜められたオゾン水１８は、送水管１１を通って水処理部１２へと送られ、ここで処理されて、排水管１３から空気清浄機１外へと排水される。

図５に放電部と放出部が一体となった実施例を示す。本発明の空気清浄機３０は、高電圧を発生する高電圧発生部２１、発生した高電圧により放電を起こす放電部２２、水を噴霧する水放出部２６を含む。水放出部２６は、外部と送水管２５によって接続され、水１７を噴霧する。他は、前述と同様で、排出経路５には、残留オゾン処理部１３、送風部１４を含む。さらに処理水を貯蔵する処理水貯水部１０、汚染された処理水を処理する水処理部１２とを含む。

汚染空気は、送風部１４により、空気清浄機３０内に吸引される。放電電極に隣接して、水放出部２６が配置されている。吸引された空気は、この放電部２６の電極付近を通過するとともに、放出部２６から水が噴霧され、ＯＨラジカルとオゾンを生成する。オゾンは、放出部２６から放出された水と反応してオゾン水となる。すなわち放電部とオゾン水生成部とが一体となっている。また生成されたＯＨラジカルは、空気中に含まれる汚染物質を酸化・分解する。オゾン水と気液接触することにより、空気中の汚染物質は、オゾン水に取り込まれ、処理水貯蔵部１０へと落下する。ＯＨラジカルやオゾンによって、汚染物質は酸化分解され、さらにオゾン水によって取り込まれて、汚染された空気は清浄化される。

清浄化された空気は、残留オゾン処理部１５、送風部１４を通過し、空気排出口６から清浄空気７として空気清浄機３０外へ排出される。

ここで高電圧発生部２１、放電部２２、水放出部２６の実施例を図６に示す。（ａ）においては、高電圧発生部２１は、電源供給回路１１１、高周波回路１１２、昇圧回路１１３から、また放電部２２は、放電電極１１４、対向電極１１５から構成される。放電電極１１４には、針状電極を用いる。この放電電極１１４は、電極の長手方向を風の流れと平行となる形態で配置されている。放電電極１１４と対向電極１１５との間を水放水部２６から放水された水が落下する。電源が電源供給回路１１１から供給され、高周波回路１１２，昇圧回路１１３により高電圧となり、放電電極１１４から放電されることにより、ＯＨラジカルを発生するとともに、オゾンを発生し、落下する水がオゾン水となる。これにより空気中の汚染物質を酸化分解処理することができる。

（ｂ）では、高電圧発生部２１として、直流電源１０１を含み、放電部２２として、ワイヤ線からなる放電電極１０２、対向電極１０３からなる。ワイヤ線は、例えば、タングス線を用いる。放電電極１０２と対向電極１０３との間を水放出部２６から放出された水が落下する。直流電源１０１によって放電電極１０２に電圧を印加することにより、対向電極１０３との間でコロナ放電が起こる。これにより、ＯＨラジカルやオゾンを生成することができる。

空気清浄機内に放電部を備え、コロナ放電によりＯＨラジカルやオゾンを生成し、これらによって吸引された空気の汚染物質を酸化したり分解したりすることにより、効率よく空気浄化を行うことができる。

放電部とオゾン水生成部とを備えた空気清浄機の実施例。高電圧発生部と放電部の実施例。高電圧発生部と放電部の他の実施例。オゾン水生成部の実施例。放電部とオゾン水生成部とが一体となった空気清浄機の実施例。放電部とオゾン水生成部とが一体となった場合の放電部の実施例。

符号の説明

１４送風部
１５残留オゾン処理部
２１高電圧発生部
２２放電部
２３オゾン水生成部
２４処理水放出部
１０２，１１４放電電極
１０３，１１５対向電極

Claims

ＯＨラジカルを生成する放電部と処理水を放出する処理水放出部とを含み、
前記放電部において放電することによりＯＨラジカルを生成し、吸引された空気中の汚染物質を前記ＯＨラジカルで酸化または分解し、かつ前記処理水放出部から放出された処理水と気液接触させることにより、前記空気中の汚染物質を減少させることを特徴とする空気清浄機。
前記処理水がオゾン水であり、オゾン水生成部を含み、そのオゾン水生成部で生成されたオゾン水を前記処理水放出部から放出する請求項１に記載の空気清浄機。
前記放電部により、ＯＨラジカルとオゾンとを生成し、前記処理水放出部から放出された前記処理水に放電することにより、オゾン水を生成する請求項１に記載の空気清浄機。
前記放電部における放電が、コロナ放電である請求項１に記載の空気清浄機。
前記コロナ放電が、プラスまたはマイナスの直流電圧を使用したものである請求項４に記載の空気清浄機。
前記コロナ放電が、パルス放電または交流電圧を使用したものである請求項４に記載の空気清浄機。
空気導入口より、放電部、処理水放出部の順に並ぶ請求項１ないし６のいずれか１項に記載の空気清浄機。
空気排出経路に残留オゾン処理部を備える請求項２ないし７のいずれか１項に記載の空気清浄機。
放電によりＯＨラジカルを生成し、そのＯＨラジカルによって、吸引した空気中の汚染物質を酸化または分解し、さらに処理水と前記空気中の汚染物質とを接触させることにより、前記汚染物質を空気中から減少させ、前記空気を清浄化することを特徴とする空気清浄方法。
前記放電がコロナ放電である請求項９に記載の空気清浄方法。
前記処理水がオゾン水であり、そのオゾン水によって前記汚染物質を酸化または分解する請求項９または１０に記載の空気清浄方法。